CA6140车床数控改造之控制系统设计

CA6140车床数控改造之控制系统设计

内容摘要

本文主要是将传统的CA6140车床的电气控制系统改造成为数字控制的开环控制系统。改造后的系统是以MCS-51单片机系统为控制模块，以步进电机为驱动执行元件。实现X轴和Z轴的两坐标联动以及对刀具的自动选取。同时能够进行直线和圆弧的插补；工件在一次安装后，完成多道工序的加工，通过编写不同的程序完成各种较为复杂零件的加工；改造后的CA6140车床提高了加工范围和加工精度。

关键词：CA6140车床、控制系统、数控改造

目 录

前言 5

正文 10

1.总体改造方案构思 10

1.1 CA6140车床的用途 10

1.2 CA6140数控改造后的功能 10

1.3普通车床数控改造设计方案 10

1.3.1改造机械部分 10

1.3.2增加数控控制系统 10

1.4 CA6140车床的电气控制系统 10

1.4.1电路分析 11

1.4.2控制电路分析 12

1.5数控系统的基本概念 13

１.５.１数控装置的硬件结构 15

１.５.２数控装置的软件系统 16

１.５.３数控系统的I/O和通信接口 17

1.5.4 CNC系统接口电路的主要任务 18

2.CA6140车床数控化改造的具体实施方案 18

2.1系统硬件设计 20

2.1.1 8031单片机 21

2.1.2程序存储器 21

2.1.3数据存储器 22

2.1.4地址锁存器 22

2.1.5接口芯片 23

2.1.6译码器 23

2.2系统软件设计 23

2.2.1进给伺服系统X轴与Z轴步进电机控制 24

2.2.2 自动刀架换刀控制 25

2.3 接口电路设计 29

3.步进电机的设计 30

3.1脉冲分配器PMM8713 30

3.2电压-频率变换器LM331 31

3.3驱动器系统电路 32

4.系统抗干扰和误差分析 33

4.1系统的干扰信号 33

4.1系统误差 33

5.总结 34

致谢 34

参考文献 35

附件 36